countDownLatch

Posted 2021-03-24 wjqhuaxia

1.背景：

• countDownLatch是在java1.5被引入，跟它一起被引入的工具类还有CyclicBarrier、Semaphore、concurrentHashMap和BlockingQueue。
• 存在于java.util.cucurrent包下。

2.概念

• countDownLatch这个类使一个线程等待其他线程各自执行完毕后再执行。
• 是通过一个计数器来实现的，计数器的初始值是线程的数量。每当一个线程执行完毕后，计数器的值就-1，当计数器的值为0时，表示所有线程都执行完毕，然后在闭锁上等待的线程就可以恢复工作了。

3.源码

• countDownLatch类中只提供了一个构造器：

//参数count为计数值
public CountDownLatch(int count) {  };  

• 类中有三个方法是最重要的：

//调用await()方法的线程会被挂起，它会等待直到count值为0才继续执行
public void await() throws InterruptedException { };   
//和await()类似，只不过等待一定的时间后count值还没变为0的话就会继续执行
public boolean await(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { };  
//将count值减1
public void countDown() { };  

 

CountDownLatch，英文翻译为倒计时锁存器，是一个同步辅助类，在完成一组正在其他线程中执行的操作之前，它允许一个或多个线程一直等待。

闭锁可以延迟线程的进度直到其到达终止状态，闭锁可以用来确保某些活动直到其他活动都完成才继续执行：

确保某个计算在其需要的所有资源都被初始化之后才继续执行;
确保某个服务在其依赖的所有其他服务都已经启动之后才启动;
等待直到某个操作所有参与者都准备就绪再继续执行。
CountDownLatch有一个正数计数器，countDown()方法对计数器做减操作，await()方法等待计数器达到0。所有await的线程都会阻塞直到计数器为0或者等待线程中断或者超时。

闭锁(倒计时锁)主要用来保证完成某个任务的先决条件满足。是一个同步工具类，用来协调多个线程之间的同步。这个工具通常用来控制线程等待，它可以让某一个线程等待直到倒计时结束，再开始执行。

CountDownLatch同样依赖队列同步器AbstractQueuedSynchronizer，其类方法如下：

其内部类Sync同样继承了AQS并重写了tryAcquireShared和tryReleaseShared方法。同时也可以表明CountDownLatch是基于共享锁模式的。

CountDownLatch 的两种典型用法

①某一线程在开始运行前等待n个线程执行完毕。

将 CountDownLatch 的计数器初始化为n ：new CountDownLatch(n)，每当一个任务线程执行完毕，就将计数器减1 countdownlatch.countDown()，当计数器的值变为0时，在CountDownLatch上 await() 的线程就会被唤醒。一个典型应用场景就是启动一个服务时，主线程需要等待多个组件加载完毕，之后再继续执行。

②实现多个线程开始执行任务的最大并行性。

注意是并行性，不是并发，强调的是多个线程在某一时刻同时开始执行。类似于赛跑，将多个线程放到起点，等待发令枪响，然后同时开跑。做法是初始化一个共享的 CountDownLatch 对象，将其计数器初始化为 1 ：new CountDownLatch(1)，多个线程在开始执行任务前首先 coundownlatch.await()，当主线程调用 countDown() 时，计数器变为0，多个线程同时被唤醒。

4.示例

　　示例一：

public class CountDownLatchTest {

    public static void main(String[] args) {
        final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2);
        System.out.println("主线程开始执行…… ……");
        //第一个子线程执行
        ExecutorService es1 = Executors.newSingleThreadExecutor();
        es1.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(3000);
                    System.out.println("子线程："+Thread.currentThread().getName()+"执行");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                latch.countDown();
            }
        });
        es1.shutdown();

        //第二个子线程执行
        ExecutorService es2 = Executors.newSingleThreadExecutor();
        es2.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(3000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("子线程："+Thread.currentThread().getName()+"执行");
                latch.countDown();
            }
        });
        es2.shutdown();
        System.out.println("等待两个线程执行完毕…… ……");
        try {
            latch.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("两个子线程都执行完毕，继续执行主线程");
    }
}

　　示例二：

public class TestCountDownLatch {

    public static void main(String[] args){
		//CountDownLatch 为唯一的、共享的资源
        final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(5);
		
        LatchDemo latchDemo = new LatchDemo(latch);

        long begin = System.currentTimeMillis();

        for (int i = 0; i <5 ; i++) {
            new Thread(latchDemo).start();
        }
        try {
            //多线程运行结束前一直等待
            latch.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        
        System.out.println("耗费时间："+(end-begin));

    }
}

class LatchDemo implements  Runnable{

    private CountDownLatch latch;

    public LatchDemo(CountDownLatch latch){
        this.latch=latch;
    }
    public LatchDemo(){
        super();
    }

    @Override
    public void run() {
        //当前对象唯一，使用当前对象加锁，避免多线程问题
        synchronized (this){
            try {
                for (int i = 0; i < 50000; i++) {
                    if (i%2==0){
                        System.out.println(i);
                    }
                }
            }finally {
                //保证肯定执行
                latch.countDown();
            }
        }
    }
}

　5.简单总结：

　　内部类Sync同样继承AQS；
　　AQS的state代表count；
　　初始化使用计数器count；
　　count代表多个线程执行或者某个操作执行次数；
　　countDown()方法将会将count-1；
　　count为0将会释放所有等待线程；
　　await方法将会阻塞直到count为0；
　　CountDownLatch是一次性的，计数器的值只能在构造方法中初始化一次，之后没有任何机制再次对其设置值，当CountDownLatch使用完毕后，它不能再次被使用。
　　count不为0，但是等待时间过去将会返回false。
　　开关锁应用；
　　问题分解应用–并行性；
参考了如下文档：

　　https://www.jianshu.com/p/e233bb37d2e6

　　https://blog.csdn.net/J080624/article/details/82721827